[发明专利]弯曲构件错距挤压成形装置及方法

说明书

弯曲构件错距挤压成形装置及方法，涉及一种弯曲件挤压成形装置及方法。本发明为解决传统弯曲构件制造过程中所需工序流程多且柔性差、生产效率低、质量控制困难等系列难题。本发明的方法将常规挤压的整体冲头分成两半或两半以上的分体结构，分体冲头之间按照一定的相对位移量进行错距排布并加以固定，再对坯料进行整体加载成形，并可调控挤出成形弯曲构件的曲率变化。突破了常规挤压制品多为长直线性的单一形状特征，丰富了可成形制品的种类范围，应用领域也趋于多元化。该方法在单道次挤压工艺流程中实现了挤压‑弯曲成形一体化的双重功效，而无需额外附加工序，提高了生产效率，降低了制造成本。本发明用于弯曲构件挤压加工成形。

技术领域

本发明涉及一种金属挤压成形方法，具体涉及一种弯曲构件错距挤压成形方法，属于弯曲构件挤压成形技术领域。

背景技术

弯曲是将板材、管材、型材等构件的毛坯或半成品，用模具或其他工具弯制成具有一定角度或一定形状构件的塑性加工方法。可实现轻量化的制造效果，能够满足不同形状带曲率结构件的多种实际需要，因此，受到航空航天、汽车、船舶制造等领域的广泛青睐，是一项绿色制造技术。

目前用于构件弯曲成形的工艺很多，主要有：压弯、滚弯、推弯、数控弯管、局部加热弯曲和激光弯曲等，但各种方法的工艺原理和特点有所不同，且这些弯曲成形方法也都存在着一些瓶颈问题，限制了传统弯曲工艺应用范围的拓宽。如压弯时弯曲部位断面形状容易发生畸变；滚弯的直边段在大批量生产中会造成较大浪费；推弯主要适用于弯曲半径较小，没有直线段的短小弯管的加工；激光弯曲的工艺要求及成本都较高；数控弯曲成形对弯曲半径、弯曲角度都有一定要求。

在生产实际中应用的弯曲构件，普遍是通过多道工序加工而成的。一般是先将坯料挤压成所需断面形状的制品，然后再冷弯成形，但难以保证产品成形质量、生产效率，并且材料利用率低，生产成本昂贵，使得弯曲构件的应用受到了很大限制。因此，缩短加工流程、提高生产效率、降低制造成本是解决这一问题的最有效途径。M.Kleiner等基于管材挤压矫直原理，提出了弯曲构件挤压成形新方法，主要是利用模口部位施加一个力矩而形成不同的摩擦力，使挤出的管材产生弯曲；Klaus B.Müller等利用挤压模出口处不同的导向模片，挤出了截面形状比较复杂且曲率固定的弯曲型材，不仅减少了成形工序，同时也显著改善了挤出制品的质量。

针对传统型材弯曲生产效率低、产品尺寸难以保证以及已有挤压弯曲一体化成形中存在的截面变形和表面划伤等问题，中国专利号为ZL201310224782.2、公开日为2013年9月18日的发明专利公开了一种三维变弧度挤压型材在线弯曲成形装置，该专利设计了一种结合在线淬火控温的弯曲型材短流程加工方法和装置，通过将型材挤压、弯曲和淬火有机结合生产出弯曲挤压型材，既有较好的成形性，又能减少回弹、截面变形和表面划伤等缺陷，同时还能完成在线淬火。但需要额外辅助的淬火装置且工艺条件要求较苛刻。

此外，中国专利号为ZL201010528713.7、公开日为2011年6月29日的发明专利公开了一种双凸模差速挤压制备管材弯曲件的成型装置，该专利通过控制不同凸模的压下速度差来控制凹模不同出口位置金属材料的流动速度，从而成形得到一定弯曲曲率的管材。由于是同向加载，不同凸模的差速加载控制是困扰实施的难点所在；随后，中国专利号为ZL201010528701.4、公开日为2011年6月29日的发明专利公开了一种挤压面为不同曲面成型小角度弯曲管件的方法及装置，该专利在芯模出口周围开设斜面结构，造成挤出金属流速的差异，可获得所需曲率的弯曲型材。但模具型面结构设计要求较高、难度较大，且与挤出制品曲率完全固定对应，一经设计便无法改变；中国专利号为ZL201010156163.0、公开日为2011年1月5日的发明专利公开了一种采用同心偏料挤压成型制备管材弯曲件的装置，该专利将坯料穿孔针周围截面形状加工成非对称形状即同心偏料，由于相同截面处不同部位受力面积的差异引起挤出构件弯曲。该方法在实施时不仅坯料形状需要特殊设计，与之配套的挤压筒、冲头等结构都需要完全对应加工制造，一旦制品曲率发生改变，工装结构需要重新设计。